Primeiro Verifique o Que Está Ligado Dentro do Colector

Uma fila de coletores ligados lado a lado não é necessariamente uma verdadeira cadeia térmica em série. Alguns coletores têm cabeçotes com múltiplos risers paralelos. A união das suas portas de cabeçote pode estender um manifold ao longo de uma fila, enquanto os canais do absorvedor permanecem ligados em paralelo.

Antes de descrever a disposição do telhado como série ou paralelo, trace o percurso real do fluido desde a entrada até à saída. O fluxo total do ramo passa primeiro pelo primeiro absorvedor e depois pelo segundo, ou divide-se entre as passagens do absorvedor alimentadas por coletores partilhados?

Peça o desenho hidráulico do modelo exato, as posições aprovadas de entrada e saída, o tratamento das portas não utilizadas e as configurações de matriz permitidas. A aparência externa e o número de portas não estabelecem o circuito interno.

Disposições em Série, Paralelo e Combinadas

Os diagramas seguintes mostram apenas a topologia simplificada. Válvulas, sensores, proteção contra expansão e outros componentes de instalação foram omitidos.

Série verdadeira:
Alimentação --> [Coletor 1] --> [Coletor 2] --> [Coletor 3] --> Retorno

Paralelo:
Alimentação --+--> [Coletor 1] --+--> Retorno
         +--> [Coletor 2] --+
         +--> [Coletor 3] --+

Ramos paralelos contendo sequências curtas em série:
Alimentação --+--> [C1] --> [C2] --+--> Retorno
         +--> [C3] --> [C4] --+
         +--> [C5] --> [C6] --+

Para os princípios hidrónicos gerais por trás de percursos paralelos e retorno invertido, consulte O guia de distribuição de sistemas da Caleffi. Os seus exemplos de emissores de aquecimento estabelecem os princípios de tubagem; as temperaturas dos coletores solares e os limites dos modelos exigem verificações separadas.

Calcule o Fluxo a Partir do Ponto de Funcionamento Pretendido

O balanço energético num circuito líquido é:

P = caudal_mássico x calor_específico x aumento_de_temperatura

Com a potência em kW, o caudal mássico em kg/s e o calor específico em kJ/(kg·K), as unidades são consistentes. Para a água, utilizando a densidade e a capacidade térmica aproximadas, obtém-se a relação de triagem conveniente:

P (kW) = 1,163 x caudal_volumétrico (m³/h) x aumento_de_temperatura (K)

Considere um ponto de conceção inventado de 20 kW de potência útil e uma elevação de temperatura de 10 K:

Caudal volumétrico = 20 / (1,163 x 10)
            = aproximadamente 1,72 m3/h

Se quatro ramais iguais fornecerem 5 kW cada à mesma elevação de temperatura, cada ramal transporta aproximadamente 0,43 m3/h. O coletor principal partilhado transporta 1,72 m3/h.

Estes valores demonstram a conservação de energia. Não constituem uma definição de caudal recomendada para um modelo SOLETKS. Na prática, o projetista deve também satisfazer a gama de caudais permitida pelo fabricante e confirmar que a potência útil assumida é alcançável nas condições propostas.

Para misturas de glicol, substitua as propriedades da água pela densidade e pelo calor específico do fornecedor do fluido, à concentração e temperatura relevantes. Verifique a viscosidade ao calcular a perda de carga, especialmente no arranque a frio.

Uma Temperatura de Saída Mais Alta Não Prova Maior Rendimento

A equação do caudal ajuda a explicar um mal-entendido comum. Com uma potência assumida de 20 kW, reduzir o caudal de água de 1,72 para 0,86 m³/h altera o aumento de temperatura calculado de aproximadamente 10 K para 20 K. Não duplica o calor fornecido.

A produção real do coletor não é fixa independentemente da temperatura de funcionamento e do caudal. Como uma série verdadeira aquece o fluido, os coletores a jusante operam com temperaturas de entrada mais quentes. A sua produção térmica deve ser avaliada nessas condições, em vez de ser assumida como igual à produção do primeiro coletor.

A questão da aquisição é, portanto: a disposição fornece o calor útil necessário, permanecendo dentro do envelope operacional permitido? Selecionar um circuito apenas porque a saída final é mais quente pode dar a resposta errada.

Utilize dados de desempenho térmico específicos do modelo para a faixa de temperatura do projeto. Não transforme um exemplo de aumento de temperatura numa previsão energética anual.

Queda de Pressão: Trabalho ao Longo de um Percurso de Fluxo Completo

Para uma série em série, as perdas de pressão dos componentes sequenciais somam-se ao mesmo caudal da série. Para ramos em paralelo, somar todas as perdas de cada ramo sobrestimaria a pressão necessária da bomba. Avalie os percursos completos entre a descarga e a entrada da bomba, incluindo a tubagem comum.

Como cálculo ilustrativo, assuma que um ramo contém três coletores verdadeiramente em série. No caudal selecionado do ramo:

Agora, considere quatro ramos hidraulicamente iguais, cada um a 0,43 m³/h, e uma perda adicional de 13 kPa em tubagens e equipamentos partilhados, ao caudal total de 1,72 m³/h. O caudal preliminar resultante é:

Caudal total = 4 x 0,43 = 1,72 m³/h
Perda de pressão diferencial necessária = 17 + 13 = 30 kPa
Altura de água equivalente = 30.000 / (1.000 x 9,81) = aproximadamente 3,06 m

Isto não é 4 x 17 + 13 kPa. Os ramos são percursos paralelos, não componentes sequenciais.

Cada valor de perda de pressão neste exemplo é inventado. Substitua-o pelas curvas de queda de pressão dos coletores, válvulas, permutador de calor e tubagens reais. Identifique o caminho limitante real, considere os requisitos de equilíbrio e selecione uma bomba utilizando a sua curva de funcionamento.

A pressão máxima de trabalho de um coletor é um limite de contenção. Não indica a queda de pressão da circulação e não pode substituir uma curva de queda de pressão.

O Retorno Invertido Ajuda, mas o Fluxo Ainda Precisa de Verificação

No retorno direto, o ramo alcançado primeiro pelo abastecimento também tem o percurso de retorno mais curto. No retorno inverso, o primeiro ramo de abastecimento tem o percurso de retorno mais longo. Isto pode reduzir diferenças entre as resistências totais dos percursos.

Comprimentos de tubo aparentemente iguais não garantem caudais iguais. Os ramais podem diferir no número de coletores, acessórios, diâmetro do tubo, regulações de válvulas ou ar retido. A introdução ao equilíbrio hidrónico da Caleffi explica por que razão a resistência do ramal determina a divisão natural do caudal.

Fornecer uma forma prática de medir e ajustar os caudais dos ramais. Registar tanto o caudal dos ramais como o caudal total durante o arranque; um total correto pode ocultar uma fila subalimentada.

Por exemplo, quatro ramais com leituras de 0,70, 0,50, 0,30 e 0,22 m³/h somam ainda 1,72 m³/h. Esse total, por si só, não mostra que os quatro ramais iguais pretendidos estão equilibrados.

Altura do Telhado, Circuitos Fechados e Sistemas de Drenagem

Num circuito fechado de circulação totalmente cheio, as alturas estáticas ascendente e descendente compensam-se em grande parte. O circulador é selecionado principalmente para vencer a resistência do circuito durante a circulação. A altura do edifício ainda afeta a pressão de enchimento, o dimensionamento do vaso de expansão, a pressão no ponto mais alto e os limites de pressão dos componentes.

Um sistema de drenagem por gravidade tem uma condição de arranque diferente: a bomba deve inicialmente elevar o fluido para o circuito elevado. A inclinação dos tubos, a drenabilidade e o dever de arranque exigem um projeto explícito. A orientação da Caleffi sobre sistemas solares combinados explica como a condição de circulação muda à medida que o circuito enche e se desenvolve um sifão.

Não aplique um cálculo de bomba de circuito fechado a uma disposição de drenagem por gravidade sem avaliar o arranque e a drenagem.

Uma Lista de Verificação de Revisão de Projeto para Compradores de EPC

Antes de aprovar a disposição, obtenha um pacote que responda a estas perguntas:

1. Qual é o percurso interno exato do fluido do coletor selecionado?

2. Quais diagramas de ligação e tamanhos máximos de fila o fabricante aprova?

3. Quais são o caudal de projeto, a elevação de temperatura e as propriedades do fluido?

4. Que perdas de pressão se aplicam no arranque a frio e no funcionamento normal?

5. Como são equilibrados e medidos os caudais das ramificações?

6. Quais tubos transportam o fluxo total e quais transportam o fluxo de ramificação?

7. Como são abordadas a expansão térmica, a exposição ao gelo e as condições sem carga?

8. Onde pode o sistema ser enchido, purgado, drenado e reparado?

9. Que medições de comissionamento confirmarão as premissas de projeto?

O isolamento para manutenção deve preservar a proteção de expansão e alívio necessária. O desenho final deve ser um documento de instalação projetado, incluindo todos os componentes de proteção e requisitos específicos do modelo.

Para o cálculo mais amplo de carga e armazenamento, consulte o Guia de dimensionamento de sistemas solares térmicos comerciais SOLETKS. Oguia de manutenção pode ajudar a definir os registos que permanecem úteis após a entrega.

Perguntas Frequentes